POTABILIZAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS1 · Assim é que, enquanto para algumas atividades industriais, por exemplo, a água deve ser isenta de sais minerais, para o consumo humano,

Norte Ciência, vol. 2, n. 1, p. 50-62 (2011)

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POTABILIZAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS1

Mário Therezo Lopes2 Membro Correspondente da Academia Paraense de Ciências

1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS

Sem água não haveria vida, como a conhecemos, na face da

terra. Qualquer que seja o tipo de ser vivo considerado, ele depende da água

para continuar existindo.

Entretanto, não é qualquer tipo de água que satisfaz a todos os

seres. Os seres humanos, por exemplo, racionais e inteligentes que são,

demandam água que atenda a padrões de referência adequados à sua

utilização, tanto do ponto de vista estético, como sanitário.

Diferentemente do que se imagina, o suprimento de água doce na

natureza apesar de renovável através do ciclo hidrológico, é finito. Não se deve

raciocinar em aumentar simplesmente a produção para atender à demanda

crescente e os desperdícios: o preço a pagar pode ser a própria vida do

sistema.

O desmatamento irresponsável, a exploração descontrolada das

fontes de suprimento e as alterações climáticas decorrentes do "efeito estufa",

afetam diretamente o suprimento de água doce.

Como se isso não bastasse, há ainda a poluição e a

contaminação, tanto do solo como do subsolo, decorrentes do lançamento de

produtos químicos como adubos e pesticidas, por exemplo, e de restos da

atividade humana, inclusive, diretamente em cursos de água, ainda que estas

constituam importantes fontes de suprimento. Isto agrava o problema da

sua potabilização.

A menos que cada país e a comunidade de nações como um

todo, se conscientizem que o problema é da responsabilidade de todos e de

cada um individualmente, a guerra da água, hoje ainda limitada a uns

poucos países, se alastrará inexoravelmente e, não tenhamos dúvida,

1 Palestra proferida no Clube de Engenharia do Rio de Janeiro, no dia 18 de outubro de 2002. 2 Engenheiro Civil (UFPA,1958), Geólogo (UFBA, 1962) e Engenheiro Sanitarista (USP, 1974).


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prevalecerá a "lei do mais forte", este último procurando dominar as

reservas, a produção e o comércio da água em nosso planeta, a qualquer

preço.

2. QUALIDADE DA ÁGUA QUANTO À SUA DESTINAÇÃO

Dependendo do fim a que se destina, a água deverá apresentar

determinados padrões característicos, sem o que, em vez de auxiliar,

prejudicará o usuário.

Assim é que, enquanto para algumas atividades industriais, por

exemplo, a água deve ser isenta de sais minerais, para o consumo humano,

esses sais tornam-se imprescindíveis para auxiliar no equilíbrio do metabolismo

orgânico.

Por outro lado, independente do tipo de uso final, a água “in

natura", seja de superfície, seja subterrânea, pode apresentar características

tais que danificam os equipamentos nela utilizados, diminuindo sua vida útil.

Daí a necessidade de um estudo criterioso para especificar os tipos de

equipamentos mais indicados para utilização em tais águas, ou, até mesmo

para o pré-condicionamento dessas águas, visando minimizar os malefícios

que provocariam se captadas em seu estado natural.

A conclusão lógica de tais colocações é a necessidade de, na

grande maioria dos casos, a água demandar um certo tipo de

acondicionamento ou de tratamento para atender adequadamente ao fim a que

se destina.

No caso específico das águas subterrâneas, nas quais, via de

regra, são mais freqüentes a presença de significativos teores de sais minerais

e gases indesejáveis, faz-se necessária a sua adequação para poderem ser

utilizadas com segurança.

Mesmo considerando que os mananciais subterrâneos são

razoavelmente bem protegidos contra a poluição e a contaminação, isto não

significa segurança absoluta. Um poço mal locado ou mal construído, por

exemplo, pode propiciar a contaminação do aqüífero.


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Portanto, independentemente do manancial, através de poços

tecnicamente projetados e construídos, podemos genericamente afirmar que a

água a ser utilizada carece de dois tipos básicos de tratamento:

♦ Tratamento preventivo, caracterizado pela seleção, locação e

proteção adequadas do manancial; e,

♦ Tratamento corretivo, através do qual são alterados os padrões

da água “in natura” para torná-la potável, ou, para atender as

outras finalidades a que se destine.

Ressalte-se que não basta que a qualidade da água seja

adequada apenas na fase imediatamente após o tratamento. Sua condição

deve ser tal que o padrão se mantenha ao longo do processo de distribuição,

até atingir seu objetivo final.

Embora tal recomendação pareça por demais óbvia, é comum a

sua inobservância, especialmente nos sistemas coletivos de abastecimento de

água potável, por exemplo, nos quais, via de regra, as redes de distribuição,

por mal construídas ou mal operadas, apresentam freqüentes pontos de

poluição e de contaminação.

3. CARACTERÍSTICAS DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

Em uma avaliação sucinta quanto à qualidade natural das águas

subterrâneas, podemos dizer que, o maior ou menor teor de sais minerais,

metais dissolvidos, gases e substâncias voláteis (estas na maioria das vezes,

responsáveis pelo sabor e odor em muitas águas), depende

fundamentalmente, dentre outros, dos seguintes fatores:

Qualidade mineralógica da rocha ou rochas da formação

aqüífera e, até mesmo, das camadas percoladas pela água

antes de atingir a zona do aqüífero;

Localização do aqüífero em sedimentos depositados no fundo

de antigas áreas inundadas, ricas em matéria orgânica, por

exemplo; e,

Poços locados em zonas de influência de línguas salinas.

É evidente que o enfoque acima refere-se às condições naturais


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ambientais. Infelizmente, nem sempre os problemas com as águas

subterrâneas, da mesma forma como acontece com as águas de superfície,

são de origem natural.

A poluição e a contaminação das águas por resíduos das

atividades humanas - esgotos sanitários, defensivos agrícolas, pesticidas,

herbicidas e outros rejeitos tóxicos ou radioativos - constituem problemas mais

graves e muito mais onerosos quando se necessita colocar tais águas dentro

dos padrões de potabilidade.

São inúmeras as constatações de agressões aos mananciais

subterrâneos, especialmente próximos a núcleos populacionais e,

especialmente, nas cercanias de áreas industriais, onde existe o manejo de

produtos químicos, tóxicos ou radioativos.

A prevenção contra as agressões ao meio ambiente constitui o

método mais sensato e correto para garantir nossos mananciais e a própria

vida.

4, POTABILIZAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

A adequação da qualidade das águas subterrâneas para atender

aos padrões de potabilidade, visando adequá-Ias ao consumo humano,

inclusive em seu aspecto estético, constitui o que denominamos de

potabilização da água.

Dependendo das características naturais das águas subterrâneas,

há aquelas que prescindem de qualquer tratamento prévio para seu uso, pois,

atendem aos padrões de potabilidade.

Neste primeiro caso, tudo o que se necessita são os seguintes

cuidados:

Locação, projeto e construção tecnicamente corretos de poços,

tanto do ponto de vista hidrogeológico, como sanitário; e,

Para manter a potabilidade da água, o sistema através do qual

ela será acumulada ou distribuída deve ser sanitariamente bem

protegido, inclusive através da desinfecção preventiva do

sistema.

Todavia, é bastante comum as águas subterrâneas apresentarem

odor e sabor indesejáveis e, elevados teores de dureza, de alcalinidade, de


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ferro, de manganês, de cloretos, etc..

Nesses casos, para torná-Ias potáveis, essas águas devem ser

submetidas a processos adequados de tratamento.

Exceto pela redução do teor de cloretos, que requer processo

específico e bastante dispendioso, a redução da maioria dos demais elementos

naturais comumente presentes na água pode ser efetuada através de

processos convencionais bastante difundidos e de operação simples e

econômica.

O processo da aeração permite, ao introduzir o oxigênio do ar na

água a tratar, fazer com que escapem para a atmosfera os gases dissolvidos,

como o dióxido de carbono, o gás sulfídrico e outras substâncias voláteis

responsáveis pelo odor e sabor presentes nessa água; além disso, a aeração

propicia a oxidação dos elementos suscetíveis ao processo, tais como o ferro e

o manganês, por exemplo, facilitando sua remoção.

A aeração pode ser efetuada de diversas maneiras, tais como:

pelo emprego de aspersores, cascatas, bandejas superpostas e injeção de ar

comprimido.

Como efeito da aeração, alguns elementos passam a formar

flocos, os quais são removidos, em boa parte, através do processo de

decantação; os demais flocos são removidos pela filtração.

A grande inconveniência de se passar diretamente da aeração

para a filtração, consiste no fato de que, em assim procedendo - isto é mais

freqüente do que se poderia esperar na prática - o grande volume de partículas

retidas no filtro determina retrolavagens mais freqüentes, portanto, um

desperdício evitável de água, de energia e de mão de obra.

A decantação, via de regra, ou é feita pelo fluxo gravitacional

normal da água, ou, contracorrente. A escolha do método depende das

características da estação de tratamento.

Em um sistema bem dimensionado, somente os flocos com

densidade bastante pequena - passam para o filtro, onde ficam retidos até

serem removidos através do processo de retrolavagem.

As estações comuns de tratamento de água, via de regra, que

envolvem esses três processos combinados, têm seu porte definido pela vazão


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de água a tratar e, via de regra, apresentam dimensões bastante significativas,

fato que pode inviabilizá-Ias, especialmente em situações onde os espaços

disponíveis sejam reduzidos. Por outro lado, a presença permanente de

operadores pode inviabilizar financeiramente seu emprego.

Estudos e ensaios desenvolvidos pelo autor ao longo de

cerca de uma década, permitiram a concepção de uma ETA compacta,

que tanto pode ser construída no local, como pode ser produzida industrialmente e que, a par de resolver adequadamente o problema de

espaço, opera de maneira extremamente simples e econômica; além

disso, dispensa a permanência constante de operadores junto à ETA.

Fig. 01. – Corte esquemático de uma ETA compacta, com fluxograma da água.

Tal simplificação foi possível através da interferência em

determinadas fases do processo, para as quais já foi expedida a respectiva

Carta Patente de Invenção (PI: 9.805.541-0/INPI/24/12/1998), inclusive para o

arranjo do conjunto.

Cabe alertar para o fato de que não se deve considerar tal método

como panacéia. Exemplificando: águas contendo ferro coloidal, ou ainda,

manganês dissolvido, demandam um pré-condicionamento, o qual também

pode ser bastante simples do ponto de vista de instalação e de operação,

dependendo da capacidade e experiência técnica do seu projetista.

Daí a necessidade de se procurar sempre profissionais

efetivamente capacitados e credenciados para gerir as diversas etapas do

processo, inclusive quanto à especificação e à execução das análises da água

a tratar.


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5. EXEMPLOS DE CASOS REAIS

Para que se tenha uma idéia do que efetivamente se pode

esperar em termos de qualidade das águas subterrâneas em função da

litologia local e das condições de sua acumulação, visando a sua potabilização,

apresentaremos a seguir alguns casos reais por nós constatados.

5.1. Condomínios em Niterói.

5.1.1. Condomínio "A" (Região Oceânica).

A denominação simbólica do condomínio deve-se ao fato de não

termos solicitado autorização para nominá-Io diretamente.

Fig. 02. – Planta plani-altimétrica do condomínio “A” (Região Oceânica) indicando a

locação dos poços e litologia.

Os 5 (cinco) poços tubulares profundos ali construídos

apresentam, basicamente, águas com duas características distintas:

Os 3(três) poços onde a litologia indica a presença de


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metabasitos subjacentes ao gnaisse produzem águas com

significativos teores de bicarbonatos (de cálcio, de magnésio e

de ferro) e de ferro; em um dos poços, onde prevalece o

metabasito, isto é, onde a cobertura de gnaisse é insignificante

(localmente), o teor de ferro é maior; o pH dessas águas está

em torno de 6,0; e,

Os 2(dois) poços restantes, construídos no quartzito, o pH

situa-se em torno de 7,0 e a água não apresenta a presença de

ferro e, dependendo da amostra (em função da época da

coleta), também não apresenta bicarbonatos; as águas destes

poços não produzem incrustações e nem sofrem variações em

seus aspectos estéticos quando utilizadas em piscinas, por

exemplo.

NOTA: as águas dos três primeiros poços são bastante

agressivas.

5.1.2. Condomínio "B" (Região Oceânica).

Dos poços ali implantados, cabe destaque àquele construído junto

à área de lazer do condomínio, o qual já foi seu principal produtor de água.

A representação esquemática a seguir, serve para ilustrar o

histórico de tal poço, em relação à qualidade da água por ele produzida.


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Fig.03. - Seção geológica esquemática do condomínio “B”(Região Oceânica)

Este exemplo serve para demonstrar como a potabilização da

água de um determinado aqüífero pode ser comprometida em decorrência de

fatores físicos externos, os quais provocaram a intercomunicação da camada

de turfa (mangue) com a zona do aqüífero, este, constituído por arenito

argiloso em seu topo e em sua base e, arenito limpo, bem selecionado, na

principal zona produtora.

A água produzida por tal poço, inicialmente carecia apenas de

tratamento para remover sabor, odor e ferro. Este último, apenas com a

incipiente aeração gerada na queda da água da adutora na caixa de passagem

provisória, era oxidado, formando flocos densos o suficiente para decantarem.

Dado o grande número de perfurações efetuadas na área de

influência do poço, para implantação de benfeitorias, certamente a camada

selante de argila foi penetrada e, provavelmente, por este motivo, houve a

intercomunicação direta entre a turfa e o arenito.

Após cerca de 15 dias de bombeamento sistemático do poço, o

que certamente provocou a queda da pressão hidrostática no aqüífero, a água

produzida mudou seu aspecto estético, passando a apresentar intensa turbidez


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acinzentada.

Com esses novos elementos em suspensão, a ETA não operou

corretamente, uma vez que os sólidos em suspensão, além de não decantarem

o suficiente, grande parte não era retida sequer pelo leito filtrante. Foram então

efetuadas novas análises físicas e químicas da água bruta e constatada a

presença de ferro coloidal, certamente proveniente da turfa.

Após novo teste de jarro, foi projetado, sem alterar a ET A

existente, um sistema de pré-condicionamento da água para permitir a

coagulação do ferro coloidal, sistema esse que não chegou a ser implantado.

Um novo fator físico externo agravou a situação quanto à

qualidade da água. Ao ser refeita a dragagem do canal existente nos limites do

condomínio, é muito provável que o argilito selante tenha sido

irremediavelmente rompido no fundo do canal por onde circula água salgada,

provocando, com isso, a salinização do aqüífero, daí haver sido interrompido o

aproveitamento de tal poço.

5.2. Icoaraci (Belém-PA).

Este exemplo, do mesmo modo que veremos a seguir para o caso

de Correnteza (Campos-RJ), serve para ressaltar a importância do

“tratamento preventivo” mencionado anteriormente, no item QUALIDADE DA

ÁGUA QUANTO À SUA DESTINAÇÃO e indicar, nas circunstâncias, o grau de

tratamento mais apropriado para torná-Ia potável.

Em Icoaraci, certamente por não haver sido efetuado um estudo

hidrogeológico mais abrangente antes das construções dos primeiros poços e,

dada a preocupação com o volume a produzir, decidiu-se pela captação dos

horizontes situados até 100 metros de profundidade, mesmo apresentando

odor e sabor indesejáveis e elevados teores de ferro (até 8ppm) e de

manganês (até 5,5ppm) uma vez que as análises físicas e químicas e os

ensaios então efetuados, indicavam a viabilidade da adequação desses teores

através da implantação de uma estação de desferrização.

Estudos posteriores, seguidos de pesquisa hidrogeológica mais

completa, permitiram identificar o seguinte:


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Os poços anteriormente construídos, com profundidades da

ordem de até cerca de 100 metros, captavam água de

sedimentos quaternários, com os elevados teores de ferro e de

manganês e pH em torno de 6;

Abaixo da camada selante subjacente ao quaternário,

constituída por argila plástica, esverdeada (leitura efetuada no

instante da coleta da amostra), característica do topo do

terciário, os aqüíferos penetrados apresentavam água dentro

dos padrões de potabilidade "in natura" e com um pH em torno

de 8; e,

Ao entrarem em produção os novos poços, cada um com

vazão superior à soma dos anteriores, estes foram desativados

e, com eles, a ETA existente.

Como se vê, o "tratamento" dado através de poços corretamente

projetados e construídos dispensou o tratamento corretivo então existente

(ETA) e, com isso, os custos permanentes de sua operação e manutenção,

compensando e muito, quer pela vazão, quer pela qualidade das águas, o

investimento maior nos novos poços.

5.3. Correnteza (Campos - RJ).

Neste caso, a má condução do processo construtivo do poço,

determinou a necessidade da implantação de uma estação de tratamento para

tornar potável a água produzida.

Em Correnteza, a perfuração, de cerca de 100 metros,

ultrapassou a camada selante (idêntica à de Icoaraci) situada a cerca de 50m

de profundidade.

Os horizontes aqüíferos sobrejacentes a essa camada selante

contém água que demanda tratamento, inclusive em uma situação que requer

cuidado especial, devido à presença de teores elevados de manganês dissolvido.

Por deficiência da construtora do poço, ocorreu desabamento em

profundidade, inclusive da camada selante, daí a necessidade da implantação

de uma ETA, a qual ainda deverá sofrer alterações para atender,


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especificamente, à remoção do manganês dissolvido, existente na água.

O tratamento inicialmente implantado constando de coagulação

com auxílio do sulfato de alumínio, decantação e filtração não vem dando a

resposta adequada quanto ao teor de manganês na água tratada, daí a

necessidade da alteração da ETA para tornar eficiente a remoção do

manganês e, desta forma, colocar a água efetivamente dentro dos padrões de

potabilidade.

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